ВходРасчет 2 скатной крыши. Расчет двухскатной крыши: площадь, стропила, высота
Для зданий небольшой высотности отлично подойдет стропильная кровля. Она украсит фасад дома, а при достаточном уклоне снег на такой кровле не скапливается, в отличие от плоской конструкции.
Одна из разновидностей стропильной кровли – двускатная . Это достаточно простая система, которая образуется двумя скатами. Скат кровли – это вся наклонная плоскость, при помощи которой обеспечивается водосток.
Конструкция опирается на две параллельные стены. Такая кровля образует два треугольных боковых фронтона. Фронтон – это завершение фасада здания.
Достоинства двускатной системы
- Простота проектирования
.
Расчёт несущей способности и необходимых материалов для устройства такой кровли достаточно прост, так как вариантов типов и размеров несущих конструкций немного; - Простота монтажа
.
Двускатная кровля не имеет сложных конструктивных элементов. Малое количество типоразмеров позволяет быстрее установить все элементы кровли; - Удобство эксплуатации
.
Чем меньше различных изломов имеет крыша, тем надёжнее она защищает жилище. В самом простом исполнении двускатная крыша имеет всего один излом – конёк. Такую кровлю проще ремонтировать в случае появления дефектов; - Свободное пространство
.
Для обустройства мансарды предпочтительнее двускатная кровля, так как она меньше “съедает” пространство. Для сравнения, рассмотрим дом 6х6 м с мансардой. У наружных стен высота от пола помещения до кровли 1.5 м, у конька – 3 м. Для двускатной кровли при таких условиях объём помещения составит 81 м.куб, а для вальмовой, имеющей четыре ската, 72 м.куб. Для больших размеров здания потери в объёме будут увеличиваться.
Типы конструкций
Существуют четыре основных типа двускатных кровель:
- Симметричная
.
Надёжна, устойчива, проста в исполнении, в основе лежит равнобедренный треугольник; - Несимметричная
.
Конёк располагается не по центру, скаты кровли имеют разные уклоны; - Ломаная симметричная
.
Скаты кровли имеют излом. Значительно увеличивает высоту помещения; - Ломаная несимметричная
.
Чердачное или мансардное помещение получается меньше, чем в предыдущем случае. Крыша имеет очень необычный внешний вид.
Выбор типа двускатной кровли зависит от назначения помещения, расположенного непосредственно под ней и архитектурного облика здания.
Общие принципы расчёта стропильной системы
Самыми важными несущими частями стропильной системы двухскатной кровли здания являются мауэрлат, ригель и стропила. Мауэрлат работает на сжатие, поэтому его сечение можно взять условно.
Ригель и стропильные ноги испытывают на себе изгибающий момент.
Расчёт таких конструкций производится по прочности и по жёсткости. Для небольших зданий можно выбрать их сечение приблизительно, но для серьёзных построек, в целях безопасности и экономии материала расчёт стропильной системы должен выполнить профессионал.
Нагрузка от собственного веса кровли
Чтобы выполнить расчёт необходимо знать нагрузку на 1 м.кв. кровли.
Для этого нужно сложить массы 1 м.кв. всех кровельных материалов:
- подшивка (если она есть, чаще всего выполняется из гипсокартона);
- стропильные ноги . Чтобы посчитать какой вес стропил приходится на квадратный метр кровли нужно найти массу погонного метра стропильной ноги и разделить это число на шаг стропил в метрах. Для расчёта можно принять приблизительное сечение стропила, площадь этого сечения необходимо умножить на плотность древесины;
- утеплитель (если он есть) . Плотность утеплителя должна быть указана производителем, её необходимо умножить на толщину;
- обрешётка . Для обеспечения запаса в расчёт можно брать сплошную обрешётку. Например, 1 м.кв. обрешётки из доски толщиной 32 мм будет весить приблизительно 25 килограмм;
- кровельный материал. Масса 1 м.кв. покрытия обычно указывается производителем.
Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка для каждой местности своя и равняется весу снегового покрова на горизонтальной плоскости.
На территории России она может принимать значения от 80 до 560 килограмм на метр квадратный. В интернете можно легко найти карту распределения снеговой нагрузки и выбрать нужное число исходя из района строительства.
Угол наклона кровли
Угол наклона кровли достаточно легко рассчитать, зная геометрию и имея под рукой инженерный калькулятор или стандартный калькулятор на персональном компьютере.
Если разделить высоту подъема кровли на расстояние от конька до карниза в плане, получается уклон кровли в долях или тангенс угла наклона. Для того чтобы вычислить угол, достаточно лишь найти арктангенс.
Если использование инженерного калькулятора вызывает затруднения, арктангенс можно найти с помощью калькулятора онлайн.
Расчёт шага стропил
Шаг стропил мансардной кровли следует выбирать из соображений удобства монтажа утеплителя. Маты обычно имеют ширину 60 сантиметров, поэтому шаг стропил стоит выбирать так, чтобы расстояние между ними в чистоте составляло 58 или 118 сантиметров. Два сантиметра позволят установить плиты утеплителя очень плотно, что позволит ему держаться между стропилами и улучшит теплоизоляцию.
Длина стропильной ноги
Длину ноги легко вычислить по формуле:
L / cosα
,
здесь L – это расстояние от конька крыши до внутренней поверхности наружной стены в плане, а cosα – это косинус угла наклона кровли. При жёстком креплении нужно прибавить величину врубки.
Сечение стропильной ноги
Сечение стропильной ноги нужно подбирать кратным размеру досок и бруса.
Пример простого расчёта сечения стропильной ноги:
- находим нагрузку на 1 погонный метр стропила.
q = (1.1*масса 1 м.кв. кровли*cosα + 1.4*нормативная снеговая нагрузка* cosα2)* шаг стропил; - находим W
.
W = q*1,25*полёт стропил/130; - решаем уравнение:
W = b*h2/6.
В этом уравнении b – ширина сечения стропильной ноги, а h–высота.
Для решения нужно задаться шириной и найти высоту, решив простое квадратное уравнение. Ширину можно назначать 5 см, 7.5 см, 10 см, 15 см. При небольших пролётах ширина 15 см нецелесообразна.
Для расчета стропильных систем существуют всевозможные таблицы, программы, онлайн калькуляторы.
Основные элементы кровли
Основными элементами двускатной, как и любой другой стропильной кровли, являются:
Стропильная крыша с мансардой
Чтобы полностью использовать пространство под крышей можно спроектировать мансарду.
Мансардный этаж – это этаж в чердачном пространстве. Фасад мансарды полностью или частично образуется поверхностями крыши. Согласно нормативным документам, чтобы помещение считалось мансардой, линия пересечения плоскости крыши и наружной стены не должна находиться выше, чем 1.5 м от уровня пола. Если это требование не выполнено, пространство будет считаться обычным этажом.
Кровля мансардного этажа отличается от кровли чердачного наличием в своей конструкции утеплителя. Чаще всего для утепления мансардной крыши используются минераловатные плиты.
Освещение мансардного пространства может осуществляться тремя способами:
- оконные проёмы во фронтонах;
- слуховые окна;
- мансардные окна.
Слуховое окно – это оконная конструкция, которая имеет каркас, монтируемый одновременно со стропильной системой. Этот каркас выполняется из дерева. Слуховое окно имеет собственную маленькую крышу, которая может быть двускатной или цилиндрической. Сам стеклопакет устанавливается вертикально.
Мансардное окно – это окно, специально предназначенное для использования на стропильной кровле. Оно устанавливается в плоскость ската в наклонное положение. Мансардное окно должно выдерживать расчётную снеговую нагрузку. Лучше не использовать такой тип окон в кровлях с небольшим уклоном.
Выбор материала кровли
После того, как определен внешний вид кровли, можно приступить к выбору материала. Существует несколько видов современных покрытий. В списке, приведённом ниже, варианты материалов приведены в порядке убывания средней рыночной стоимости.
- Керамическая черепица.
Керамика, как материал кровли, имеет долгую историю. Керамическая крыша надёжна и долговечна. Минусами этого материала является цена и большая масса. Под кровлю из керамической черепицы придётся устраивать усиленную стропильную систему и обрешётку; - Цементно-песчаная черепица.
Обладает практически всеми характеристиками керамической, но стоит чуть меньше; - Гибкая битумная черепица
.
Обладает хорошими звукоизоляционными характеристиками. Благодаря шероховатой поверхности черепица способна не давать снегу съезжать с крыши. Требует сплошной обрешётки, обычно используется слой влагостойкой фанеры. Нельзя использовать на кровлях с большими уклонами; - Металлическая черепица.
По сравнению с предыдущими покрытиями, обладает меньшим весом. Легко монтируется. Минусом металлической кровли является то, что во время дождя она может быть слишком шумной. - Фальцевая кровля
.
Самый привлекательный вариант в плане стоимости. Требует специальной квалификации при монтаже, так как непрофессионалу будет сложно качественно выполнить соединения. Монтаж более трудоёмкий, чем у металлической и гибкой черепицы. Такая же «шумная», как и металлическая черепица.
Материал кровли полностью зависит от желаний и возможностей заказчика. Исключение составляют кровли со слишком большим или слишком маленьким уклоном, так как все материалы имеют ограничения по углу наклона ската.
Виды стропильных систем
Конструктивные системы стропильной кровли могут быть трёх видов:
- Наслонные стропила
.
Стропила опираются по двум сторонам. Снизу – на мауэрлат, сверху – на ригель. В качестве промежуточных опор могут использоваться стойки и подкосы. Чаще всего используются в зданиях с небольшим расстоянием между торцами или при возможности поставить стойки или стену посередине мансарды.
При больших пролётах стропил (больших расстояниях между продольными стенами) могут дополнительно использоваться стойки, подкосы или затяжки.
Наслонные стропила просты в расчётах.
Обычно самым мощным элементом такой системы является ригель, который несёт на себе половину нагрузки от всей конструкции кровли. - Висячие стропила.
При отсутствии возможности использования ригеля в качестве верхней опоры, разумно использовать эту стропильную систему.
Висячие стропила опираются только на мауэрлат, а в верхней точке соединяются между собой с помощью накладки.
Эта стропильная система работает под нагрузкой как ферма. Наибольшее давление приходится на наружные стены. Возникает горизонтальная сила – распор, которая может привести к смещению стен. В конструкции висячих стропил распорное усилие воспринимает затяжка, которая стягивает стропильные ноги и не даёт им разъезжаться.
Висячие стропила классифицируются в зависимости от месторасположения затяжки:
1) Треугольная трёхшарнирная арка.
Затяжка и стропила образуют треугольник. Затяжка располагается в уровне перекрытия;
2) Треугольная трёхшарнирная арка с подвесом.
При большом пролёте стропил затяжка может не пройти по требованиям прогиба. Чтобы предотвратить её провисание, затяжку подвешивают к коньку. Но при такой системе, так же, как и при системе наслонных стропил, посередине мансарды образуется ряд стоек;
3) Треугольная трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой.
Затяжка располагается чаще всего в уровне потолка мансардного помещения. Такая схема менее выгодна с точки зрения работы конструкции. Чем выше расположена затяжка, тем больший распор она воспринимает.
Висячие стропила должны рассматриваться как треугольная ферма, что усложняет расчёт. - Комбинированные стропила.
К комбинированной системе можно отнести распорные наслонные стропила. Они нуждаются как в установке ригеля, так и в затяжке. В отличие от предыдущих вариантов, в которых стропила к мауэрлату крепятся шарнирно, здесь стропильная нога крепится жёстко, поэтому в системе возникает распор. Для такой системы мауэрлат должен быть надёжно прикреплен к стене, а сама стена быть прочной и толстой. Отличным вариантом стане выполнение по периметру железобетонного пояса.
Монтаж стропильной системы
Монтаж происходит в следующем порядке:
- укладка мауэрлата;
- установка ригеля (если он есть);
- раскладка стропил;
- утепление (если есть);
- обрешётка;
- кровельный материал.
Прикрепление стропильной ноги к мауэрлату может быть жёстким и шарнирным.
Шарнирное закрепление
Даёт возможность компенсировать расширение древесины под действием влажности и перепадов температуры.
Крепление может осуществляться несколькими способами:
- с помощью специального крепежа, металлической «салазки»;
- с помощью крепёжной пластины;
- на стропильной ноге выполняется запил. Место стыка стропильной ноги и мауэрлата фиксируется с помощью гвоздей.
Жёсткое закрепление
Стропило крепится к мауэрлату врубкой и надёжно фиксируется гвоздями, забитыми под углом по отношению друг к другу. Один гвоздь вбивается вертикально поверхности мауэрлата. Такое соединение исключает смещение в любой плоскости.
Двускатная стропильная система имеет неоспоримые преимущества. Её можно спроектировать и смонтировать самостоятельно, нужно лишь ответственно отнестись к этому вопросу и продумать всё до мелочей.
Крыша – важная конструктивная часть дома, выполняющая ряд наиважнейших функций. Она защищает от атмосферных напастей и отводит осадки, обеспечивает изоляцию и вносит солидный вклад в формирование собственного стиля строения. Для того чтобы столь значимое сооружение на «отлично» справлялось с доверенной работой, необходимо досконально продумать проект и скрупулезно разобраться с размерами.
Тщательный разбор и расчет двухскатной крыши требуется и самостоятельным мастерам, и владельцам загородной собственности, прибегающим к услугам строительных организаций. Давайте разберемся, как это правильно сделать.
Крыша, напоминающая в разрезе перевернутую литеру V, неспроста лидирует в списке скатных конструкций. По простоте сооружения и экономичности у двухскатной крыши практически нет соперников. Столетиями проверяемые на практике заложены в основе возведения большинства кровельных сооружений.
Незатейливые скатные плоскости не требуют сложного раскроя покрытия и прочих материалов, результатом которого становится внушительное количество отходов. Не нужны специфические ухищрения для воплощения замысловатых конфигураций. Осадки не задерживаются на наклонных поверхностях, поэтому нет необходимости в усилении гидроизоляции. В итоге устройство двухскатной крыши зачастую обходится дешевле односкатной.
Крыша с двумя скатами может быть самостоятельным объектом или частью комплекса сооружений аналогичной или отличной формы. Самый простой вариант ее не имеет встроенных слуховых окон и навесов над входным крыльцом, т.е. нет дополнительных переломов, хребтов и сопутствующих им ендов.
Отсутствие выпуклых и вогнутых углов лишает мастера «наслаждения» помучиться с рядом затруднительных операций. Опять же хозяева не получат мнимого удовольствия от протечек, нередко появляющихся в стыках скатных элементов крыши.
В принципе, любителям причудливой архитектуры никто не мешает оснастить два ската многочисленными встроенными конструкциями. Правда есть ограничения по климатическим признакам: в областях с высоким объемом зимних осадков возведение крыш с многочисленными составляющими нежелательно. В сформированных излишествами разжелобках создаются благоприятные условия для накапливания снежных залежей. Счищать их придется резвее обычного, а лишнее усердие в сфере удаления снега может стать причиной повреждения покрытия со всеми вытекающими.
Однако приверженцам простых и ясных форм тоже не стоит расслабляться. Конфигурация крыши углом должна быть идеально подобрана и рассчитана, иначе не сможет безупречно выполнять доверенную работу.
Несмотря на обманчивую элементарность, в определении оптимальной формы конструкции есть подвохи. Преодолеть и обойти их невозможно без знания технологических тонкостей, ведь все параметры сооружения взаимосвязаны:
- Ширина двухскатной крыши зависит от габаритов коробки и вида покрытия, которое в свою очередь влияет на подбор крутизны скатов.
- Уклон крыши зависит от климатических особенностей района строительства и от типа кровельного материала.
- Совокупность перечисленных обстоятельств, ширины и уклона, определяет высоту конструкции, которая в итоге может не соответствовать архитектурным требованиям и эстетическим соображениям.
У безукоризненно спроектированной крыши все пропорции подобраны идеально. Ширина и высота ее определяют подъем и уклон, необходимый для отвода осадков в конкретной местности. Ниже нельзя по техническим причинам, выше дорого и неразумно, если этого не требует уникальная архитектура.
Заметьте, что вкупе с увеличением крутизны растет бюджет строительства. Согласно уклону подбирают кровельный материал. Ориентируясь на его вес и специфику, проектируют и рассчитывают стропильный каркас. Расчет стропильного каркаса производят с учетом перечисленных параметров и с учетом нагрузок, действующих извне на конструкцию.
Взаимозависимость пропорций крыши, сложности устройства стропильного каркаса и нюансов подбора покрытия заставляет определять наилучшую форму путем банального подбора. Если что-то не подходит, заменяют или укрепляют несущие конструкции. Благо, и ассортимент на строительном рынке сейчас предостаточный, и для усиления сооружения разработаны всевозможные способы.
Если пугают предстоящие вычисления и перетасовка данных, лучше прибегнуть к беспроигрышному решению – типовому проекту. Не зря же за рубежом все дома одного населенного пункта оснащают крышами равной высоты и покрывают равнозначным по цвету и характеристикам материалом. Типизация позволяет выдержать ландшафтную идентичность и сократить расходы на проектировку.
Однако даже типовое проектное решение – не панацея от технических бед и эстетических недочетов. Нельзя забывать об индивидуальных габаритах коробки, над которой планируется возвести крышу. Соотечественниками отрицается уравниловка в высоте и крутизне, потому нам все же желательно разобраться с пропорциями кровельного сооружения.
Пошаговое проведение расчетов
Конфигурацию и габариты любой скатной крыши задает стропильный каркас. На ребра стропильных ног укладываются скаты, образующие двухгранный угол. Сооружают стропильные системы из металлопроката и древесины, используют в строительстве конструкции индустриального изготовления и пиломатериалы.
Давайте рассмотрим варианты, доступные для приложения усилий самостоятельного мастера, т.е. построечный метод возведения каркаса крыши из пиломатериалов.
Этап #1 – выбор вида стропильной системы
Способ сооружения двухскатной крыши связан с размерами опосредованно, но без учета разницы в устройстве конструкций трудно будет разобраться с геометрическими параметрами.
В строительстве двухскатных крыш используются две традиционные технологии:
- Наслонная , согласно которой у верха и низа стропилин есть прочная точка опоры. Нижней опорой служат стены дома, оснащенные мауэрлатом. Верх наслонных стропильных ног опирается на прогонную балку, формирующую конек. Прогонную балку опираются на сооруженную специально для нее опорную систему, на внутреннюю стену или на каменные фронтоны коробки, возведенные до устройства крыши. Наслонный способ преимущественно используют при обустройстве крупных домов с внутренней несущей стеной или рядом колон.
- Висячая , согласно которой стропила верхами упираются лишь друг в дружку. Опорой для низа служат стены, как и в предыдущем случае. Висячие стропильные ноги формируют равносторонний треугольник, основание которого называется затяжкой. В совокупности такая система не создает распор, т.е. не передает распирающую нагрузку на стенки коробки. Стропильные треугольники устанавливаются либо в готовом к монтажу, т.е. собранном на земле виде, либо сооружаются из отдельных стропилин на месте. Отсутствие верхней опоры вносит коррективы в сферу использования: висячий метод применяется в обустройстве только небольших строений с малыми пролетами.
Схемы стропильных систем обоих типов включают минимум конструктивных элементов при перекрытии коробок шириной до 8-10м.
При обустройстве пролетов крупнее возникает опасность деформации стропильных ног. Чтобы исключить провисание и прогиб деревянных деталей из пиломатериалов, устанавливают укрепляющие элементы: подкосы, схватки, боковые прогоны и др.
Дополнительные детали обеспечивают жесткость и устойчивость крупного сооружения, но увеличивают нагрузку. Как определяется суммарная нагрузка и производится , мы уже разбирали.
Этап #2 – расчет ширины
Оба типа деревянных стропильных систем сооружаются по балкам перекрытия или по мауэрлату. От типа основы зависит, как вычисляется ширина крыши:
- При монтаже на балки перекрытия именно они формируют карнизный свес, т.е. определяют габариты крыши.
- При установке на мауэрлат ширина крыши определяется путем сложения трех величин. Суммировать нужно ширину коробки и две проекции ширины карнизного свеса. Однако в расчетах используется только несущая часть ширины крыши, равная ширине коробки.
Функцию мауэрлата в каркасных постройках выполняет верхняя обвязка, заодно соединяющая разрозненные элементы в единый каркас. В деревянном строительстве мауэрлатом служит верхний венец, сложенный брусом или бревном.
В случае применения «балочной» схемы устройства используются так называемые матицы – брусья или бревна, уложенные под верхним венцом стопы в качестве перекрытия.
Карнизные свесы крыш, установленных на мауэрлат, могут быть сформированы непосредственно стропильными ногами, пришитыми к ним кобылками или кирпичным выступом. Последний вариант, естественно, применяется при возведении кирпичных стен. Выбор ширины свеса продиктован типом кровельного покрытия и материалом, из которого сложены стены.
- Для шиферной кровли не более 10см;
- Для битумной черепицы в интервале 30-40см;
- Для металлочерепицы 40-50см;
- Для профлиста 50см;
- Для керамической черепицы 50-60см.
Стены из бревна и бруса требуют усиленной защиты от косых дождей, потому свесы над ними обычно увеличивают на 10-15см. При превышении предельного значения ширины свеса, рекомендованного производителем, необходимо предусмотреть мероприятия по его укреплению.
Возможна установка наружных подкосов на стены или опорных столбов, которые одновременно смогут играть роль конструктивных элементов террасы, крыльца, веранды.
Этап #3 – определение уклона
Углу наклона скатов дозволено варьировать в широчайших пределах, в среднем от 10º до 60º с допустимыми отклонениями в обе стороны. Традиционно обе плоскости двухскатной крыши имеют равные углы наклона.
Даже в несимметричных конструкциях для жилых домов их в основном располагают под равным углом, а эффекта асимметрии добиваются путем сооружения разно-размерных скатов. Чаще всего различия в уклоне основных частей крыши наблюдаются при строительстве дачных домиков и бытовых объектов.
На процедуру определения оптимальной крутизны двухскатной крыши существенное влияние оказывают три фактора:
- Тип покрытия вкупе с весом предназначенной для него обрешетки. Вид кровельного материала определяет технологию монтажа и способ устройства основания для его крепления. Чем плотнее получается кровля, тем меньшее значение может быть у уклона. Чем меньше нахлестов и стыков между элементами покрытия, тем ниже разрешено быть крыше. И наоборот.
- Вес кровли вместе с . Расположенное под углом к горизонту тяжелое покрытие давит на основание только своей проекцией. Короче, чем выше уклон, тем меньшая масса передается на перекрытие. Т.е. под тяжелую кровлю нужно строить крутую крышу.
- Климатическая специфика региона. Высокий уклон способствует быстрому отведению снега и воды, что крайне желательно в областях со значительным уровнем выпадения осадков. Однако высокие скаты очень чувствительны к воздействию ветров, стремящихся их опрокинуть. Потому в регионах с характерными сильными ветрами принято строить пологие конструкции, а в районах с изобильными осадками – крыши с высоким уклоном.
В нормативной документации, применяемой в расчетах углов для возведения двухскатных крыш, встречаются единицы, способные сбить с толку неопытных в кровельном деле домашних строителей. Самая простая величина выражена в безразмерных единицах, самая понятная – в градусах.
Вторая версия передает соотношение высоты крыши к половине ее ширины. Для ее определения проводится линия от центральной точки перекрытия к вершине кровельного треугольника. Реальную линию проводят на схеме дома, воображаемую на объекте. Обозначается величина или в процентах, или в виде математического отношения типа 1: 2,5… 1: 5 и др. В процентах мудренее и неудобней.
Этап #4 – определение высоты конька
У крыши с двумя скатами по желанию хозяина может быть или не быть чердак. В чердачных пространствах двухскатных крыш не положено устраивать полезные помещения. Для этого существует . Однако высота чердака, применяемого для обслуживания и осмотра крыш углом, не является произвольной.
Согласно предписаниям противопожарной службы от вершины до перекрытия должно быть не меньше 1,6м. Верхний предел продиктован эстетическими убеждениями проектировщиков. Они утверждают, что если высота крыши больше высоты короба, то она словно «давит» на постройку.
Высоту расположения коньковой вершины для устроенных по балкам висячих крыш легче всего определить чертежным методом:
- Чертим схему коробки дома в масштабе.
- Ищем середину верхнего перекрытия.
- От середины вверх прокладываем ось симметрии.
- В любую из сторон от середины откладываем половину ширины крыши – получаем крайнюю точку свеса.
- С помощью транспортира от крайней точки свеса вычерчиваем прямую под углом, рекомендованным производителем кровельного покрытия. Точка ее пересечения с осью будет вершиной крыши. Измерим расстояние от вершины до перекрытия, получим высоту.
Чтобы получить полную картину, на схеме нужно аналогичным способом вычертить второй скат. Параллельно линиям вычерченных скатов надо провести еще две линии на расстоянии, равном толщине стропильных ног в том же масштабе.
Если не устроит конфигурация крыши, можно «поиграть» с высотой на бумаге, изменяя положение точки вершины и уклон крыши в разумных пределах. Те же манипуляции можно провести в одной из чертежных программ.
При вычерчивании абриса крыши, сооружаемой по наслонной технологии, следует учитывать толщину прогонной балки. При внушительной мощности она несколько сдвинет положение скатов.
Народные умельцы считают, что расчеты элементов стропильной системы для строительства двухскатной крыши можно вообще свести к вычислению только сечения прогона. Это самый нагруженный элемент, все остальные имеют право быть тоньше. К примеру, если расчеты покажут, что для конькового прогона потребуется материал 100×150мм, то для стропилин, опор, подкосов достаточно доски 50×150мм.
Процесс поиска высоты конструкций со свесами, сформированными кобылками, немногим отличается от описанной методы. Просто угол уклона вычерчивается не от крайней точки свеса, а от нижнего узла крепления стропилины к мауэрлату. В любом случае вариации с крутизной и размерами запланированной к строительству двухскатной крыши лучше подобрать на «бумаге», чем на стройплощадке.
Этап #5 – расчет расхода материала
Нормальный хозяин загодя задумывается о бюджете строительства. Правда, в предварительной смете по определению будут неточности. Процесс возведения двухскатной крыши наложит свои коррективы на первоначальный расчет материала, но выяснить объем основных трат поможет.
Предварительная смета должна включать:
- Брус для устройства мауэрлата. В жилищном строительстве используют пиломатериал сечением от 100×150мм до 200×200мм. Метраж рассчитывается по периметру коробки с 5% запасом на обработку и соединения. Аналогичный материал приобретается для устройства лежня, если он запроектирован.
- Доска для изготовления стропилин. Чаще всего для изготовления стропильных ног используют материал сечением от 25×150мм до 100×150мм. Метраж определяется путем умножения длины внешнего ребра на количество. Материал приобретают с запасом 15-20%.
- Доска или брусок для выполнения подкосов, затяжек и опор сечением 50×100, 100×100мм в зависимости от проекта. Тоже нужен запас примерно 10%.
- Материал для устройства обрешетки. Расход его зависит от типа финишного покрытия. Обрешетку сооружают либо сплошной, если будет производиться , либо разреженной под профнастил, металлочерепицу, обычную черепицу, шифер и пр.
- Рулонная гидроизоляция, метраж которой определяет вид кровли и крутизна. Высокие крыши покрывают водоизоляционным ковром только вдоль свесов, конька и в выпуклых или вогнутых углах. Пологие покрывают сплошным ковром.
- Финишное покрытие. Его количество вычисляют, суммируя площади скатов. Если имеются врезанные слуховые окна, то их площади тоже подсчитывают. Только вычисляют как прямоугольник, а не по факту. Количество запаса для укладки рекомендовано производителями покрытия.
- Материал для обшивки фронтонов и свесов.
- Уголки, пластины, саморезы, скобы, гвозди. Нужны анкера и шпильки, их количество подскажет проект.
Еще потребуются фасонные элементы для обустройства сквозных проходов через крышу, ендов, свесов, конька. Представленный набросок сметы действителен для холодной конструкции. Для утепленной крыши надо будет приобрести утеплитель и пароизоляционную пленку, брусок для контрообрешетки и материал для обшивки крыши изнутри.
Стропила являются основой любой крыши. На них ложится основная нагрузка, связанная с весом кровли, ветровым и снеговым давлением. Для длительной и безаварийной эксплуатации крыши важно произвести точные расчёты этих нагрузок, определить прочностные характеристики стропил, их сечение, длину, количество, а также объём материала, необходимого на обустройство кровельного каркаса. Все эти расчёты можно сделать самостоятельно.
Расчёт стропил при помощи онлайн-программ
Сделать расчёт стропил при помощи онлайн-калькулятора проще всего. Вы задаёте исходные данные, а программа просчитывает нужные параметры. Существующие программы различны по своим функциональным возможностям. Ряд из них имеет комплексный характер и вычисляют множество параметров стропильной системы, другие гораздо проще и предполагают просчёт одного-двух показателей. Среди комплексных сервисов следует выделить серию стройкалькуляторов Stroy-calc для расчёта параметров стропил крыш с одним, двумя скатами, мансардой и вальмами.
Калькулятор Stroy-calc используется для расчёта параметров стропил крыш с одним, двумя скатами, мансардой и вальмами
Программа также учитывает кровельный материал, т. е. вместе с расчётом стропильной системы можно получить данные о необходимом количестве финишного покрытия из:
- керамической черепицы;
- цементно-песчаной черепицы;
- битумной черепицы;
- металлочерепицы;
- шифера (асбестоцементных плит);
- стальной фальцевой кровли;
- битумного шифера.
С целью получения требуемого результата вводится следующая информация:
- характеристики крыши: кровельный материал, ширина основания, длина основания, высота подъёма, длина свеса;
- характеристики стропил: шаг стропил, сорт древесины для стропил;
- характеристики обрешётки: ширина, толщина доски, расстояние между рядами;
- снеговая нагрузка на стропила: выбор региона снеговой нагрузки по карте.
В программе имеются рисунки типов крыш, на которых в графической форме показаны параметры ввода данных. В качестве результата выводится информация по:
- крыше - угол наклона, площадь поверхности, примерный вес кровельного материала;
- стропилам - длина, минимальное сечение, количество, объём бруса для стропил, их примерный вес, раскладка (чертёж);
- обрешётке - количество рядов, расстояние между досками, количество досок, их объём, примерный вес.
Онлайн-калькуляторы, конечно, не могут учесть особенностей конструкции стропил во всех ситуациях. Для получения точных данных по конкретному варианту крыши необходимо делать все расчёты вручную. Предлагаем вам методики вычисления нагрузок на стропила (снеговой, ветровой, кровельного пирога), а также определения параметров стропил (сечения, длины, количества, шага). На основе этих данных можно будет также посчитать количество древесины, необходимой для обустройства стропильной системы.
Расчёт нагрузки на стропила
Стропила держат кровлю. Поэтому на них передаются нагрузки как от внешних природных факторов, так и от веса кровельного пирога (обрешётки, утеплителя, гидро- и пароизоляции). Основные внешние нагрузки связаны с воздействием снега и ветра.
Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка определяется по формуле: S =μ ∙ S g , где:
- S - искомое значение нагрузки;
- μ - коэффициент, определяемый уклоном крыши (чем больше уклон, тем меньше этот коэффициент, так как снег будет сходить, поэтому его давление будет меньше);
- S g - норма давления снега в конкретном районе страны (кг/м 2), вычисляемая по результатам многолетних наблюдений.
Угол наклона крыши вычисляется из его основного треугольника
Для определения коэффициента μ необходимо знать угол наклона ската. Часто бывает так, что задана ширина и высота крыши, а угол наклона неизвестен. В этом случае его нужно вычислить по формуле tg α = H/L, где H - высота конька, L - половина ширины здания (по фронтонной стороне), tg α - тангенс искомого угла. Далее значение самого угла берётся из специальных таблиц.
Таблица: значение угла наклона ската по его тангенсу
| tg α | α, град |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,70 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1,0 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
Предположим, что дом имеет ширину 8 м и высоту в коньке 2,32 м. Тогда tg α = 2,32/4 = 0,58. По таблице находим, что α = 30 o .
Коэффициент μ определяется по следующей методике:
- при углах уклона ската до 25 о μ = 1;
- для углов от 25 до 60 о μ = 0,7;
- для более крутых скатов μ = 0, т. е. снеговая нагрузка не учитывается.
Таким образом, для рассматриваемого строения μ = 0,7. Значение S g выбирается исходя из расположения региона, в котором ведётся строительство, на карте снеговых нагрузок.
Карта снеговых нагрузок позволяет определить давление снега на кровлю в различных районах России
Определив на карте номер региона, величину нормативной снеговой нагрузки можно найти по соответствующей таблице.
Таблица: нормативная снеговая нагрузка по регионам
| № региона | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| S g , кг/м 2 | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
Предположим, что наш дом находится в Московской области. Это третий район по снеговой нагрузке. S g здесь равно 180 кг/м 2 . Тогда полная снеговая нагрузка на кровлю дома составит S = 0,7 ∙ 180 = 126 кг/м 2 .
Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка зависит от района страны, где построен дом, высоты дома, характеристик местности и уклона крыши. Она считается по формуле: W m = W о ∙ К ∙ С, где:
- W о - нормативное значение ветрового давления;
- К - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра на высоте;
- С - аэродинамический коэффициент, учитывающий форму крыши (с пологими или крутыми склонами).
Нормативное значение давления ветра определяем по карте ветровых нагрузок.
Карта ветровых нагрузок позволяет определить давление ветра на кровлю в различных районах России
Таблица: нормативная ветровая нагрузка по регионам
| № региона | 1 a | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| W o , кгс/м 2 | 24 | 32 | 42 | 53 | 67 | 84 | 100 | 120 |
По уровню ветровых нагрузок Московская область находится в первой зоне. Поэтому нормативное значение ветрового давления W о для нашего случая равно 32 кг/м 2 .
Значение К определяем по специальной таблице. Чем выше дом и чем на более открытой местности он построен, тем больше величина К.
Таблица: коэффициент, учитывающий ветровое давление на высоте
Возьмём среднюю высоту дома - от 5 до 10 м, а местность будем считать закрытой (этот тип соответствует большинству территорий, где производится загородное строительство). Значит, коэффициент K в нашем случае будет равен 0,65.
Аэродинамический коэффициент может колебаться от -1,8 до 0,8. Отрицательный коэффициент означает, что ветер старается приподнять крышу (обычно с пологими склонами), положительный - опрокинуть (с крутыми склонами). Для надёжности возьмём максимальное значение этого коэффициента, равное 0,8.
Ветер различным образом воздействует на крыши с крутыми и пологими скатами
Таким образом, общая ветровая нагрузка на рассматриваемый нами дом будет равна W m = 32 ∙ 0,65 ∙ 0,8 = 16,6 кг/м 2 .
Вес кровельного пирога
Общий вес квадратного метра кровельного пирога будет равен сумме удельных весов всех составляющих его элементов:
- обрешётки из хвойных пород дерева (8 – 12 кг);
- кровельного покрытия (для примера берём профнастил - 5 кг);
- гидроизоляции из полимерной мембраны (1,4 – 2,0 кг);
- пароизоляции, сделанной из армированной плёнки (0,9 – 1,2 кг);
- утеплителя (минеральная вата - 10 кг).
Вес других видов кровельного покрытия можно определить по специальной таблице.
Таблица: вес кровельного покрытия различных типов
Для большей надёжности берём максимальные значения веса компонентов кровельного пирога: P = 12 + 5 + 2 + 1,2 + 10 = 30,2 кг/м 2 . Добавляем запас в 10% на случай устройства каких-либо дополнительных конструкций или нестандартных видов покрытия: P = 30,2 ∙ 1,1=33,2 кг/м 2 .
Суммарная нагрузка на стропила
Общая нагрузка на стропила считается по формуле: Q = S+W m +P, где:
Напомним, что расчёт проводится для Московской области, кровельное покрытие - профнастил, угол наклона кровли - 30 о: Q = 126 + 16,6 + 33,2 = 175,8 кг/м 2 . Таким образом, общая нагрузка на один квадратный метр стропил равна 175,8 кг. Если площадь крыши равна 100 м 2 , то суммарная нагрузка равна 17580 кг.
Ошибочным является мнение, что снижение веса кровельного покрытия существенно снижает нагрузку на стропила. Возьмём в качестве покрытия цементно-песчаную черепицу (50 кг/м 2). Тогда вес кровли увеличится на 45 кг/м 2 и будет составлять не 33,2, а 76,4 кг/м 2 . В этом случае Q = 126 + 16,6 + 76,4 = 219 кг/м 2 . Получается, что при увеличении массы кровельного покрытия в 10 раз (с 5 до 50 кг/м 2) общая нагрузка выросла всего на 25%, что можно признать не столь существенным увеличением.
Расчёт параметров стропил
Зная величину нагрузок на кровлю, мы можем рассчитать конкретные параметры материала, необходимого для монтажа стропильной системы: сечение, длину, количество и шаг.
Подбор поперечного сечения стропил
Сечение стропил считается по формуле: H = K c ∙ L max ∙ √Q r /(B ∙ R изг), где:
- K c - коэффициент, равный 8,6 при угле наклона меньше 30 о, и 9,5 при большем уклоне;
- L max - самый большой пролёт стропила;
- В - толщина сечения стропила в метрах;
- R изг - сопротивление материала на изгиб (кг/см 2).
Смысл формулы заключается в том, что необходимый размер сечения увеличивается вместе с увеличением самого большого пролёта стропила и нагрузки на его погонный метр и уменьшается при увеличении толщины стропила и сопротивления древесины на изгиб.
Рассчитаем все элементы этой формулы. Прежде всего, определим нагрузку на погонный метр стропила. Делается это по формуле: Q r = А ∙ Q, где:
- Q r - рассчитываемая величина;
- А - расстояние между стропилами в метрах;
Логика расчёта достаточно проста: чем реже расположены стропила и чем их меньше, тем больше будет нагрузка на погонный метр.
Мы уже вычислили суммарную нагрузку на 1 квадратный метр стропил. Она равна для нашего примера 175,8 кг/м 2 . Предположим, что А = 0,6 м. Тогда Q r = 0,6 ∙ 175,8 = 105,5 кг/м. Эта величина потребуется для дальнейших расчётов.
Теперь определим ширину сечения пиломатериала по ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород». Смотрим, на какие сечения пилится древесина - это стандартные значения.
Таблица: определение нормативных значений ширины доски в зависимости от её толщины
| Толщина доски - ширина сечения, мм | Ширина доски - высота сечения, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | |||||
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | ||||
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | ||
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 | |
| 125 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||
| 150 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | ||||
| 175 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||||
| 200 | 200 | 225 | 250 | ||||||
| 250 | 250 | ||||||||
Определимся с толщиной доски (В). Пусть она будет соответствовать наиболее употребимому обрезному пиломатериалу - 50 мм или 0,05 м.
Далее нам необходимо знать самый большой пролёт стропила (L max). Для этого надо обратиться к проекту и найти чертёж стропильной фермы, где будут указаны все её размеры. Примем в нашем случае L max равным 2,7 м.
Величина самого большого пролёта стропила (Lmax) является важной составляющей для вычисления его сечения и определяется по чертежу стропильной фермы
Величина сопротивления материала на изгиб (R изг) зависит от сорта древесины. Для первого сорта она составляет 140 кг/см 2 , второго - 130 кг/см 2 , третьего - 85 кг/см 2 . Возьмём значение для второго сорта: оно не очень отличается от первого, но второй сорт древесины дешевле.
Подставляем все полученные значения в вышеприведённую формулу и получаем H = 9,5 ∙ 2,7 ∙ √ (105,5)/(0,05х130) = 103,4 мм. При толщине стропила 50 мм нет стандартного значения ширины 103,4 мм, поэтому берём ближайшее к нему большее значение из приведённой выше таблицы. Это будет 125 мм. Таким образом, достаточное сечение пиломатериала при шаге стропил 0,6 м, максимальном пролёте 2,7 м и кровельной нагрузке 175,8 кг/м 2 равно 50х125 мм.
- мауэрлат - 100х100, 100х150, 150х150;
- стропильные ноги и ендовы - 100х200;
- ригели - 100х150, 100х200;
- стойки - 100х100, 150х150.
Это сечения с запасом. Если же вы хотите сэкономить материал, то можете пользоваться приведённой выше методикой.
Видео: расчёт нагрузок на стропила и их сечении
Длина стропил
При изготовлении стропил кроме сечения важна также их длина. Она зависит, в частности, от того, с каким уклоном будет строиться крыша. Угол наклона крыши обычно варьируется между 20 и 45 о, однако различается в зависимости от применяемого кровельного материала, так как не всякий кровельный материал можно применять с крышей любого уклона.
Влияние типа кровельного материала на угол уклона крыши
Допустимые углы уклона крыши для кровельных материалов:
- рулонные покрытия - плоские и малоуклонные крыши (до 22 о);
- битумная кровля и фальцованные металлические листы - любой уклон;
- волокнисто-цементные листы, профнастил - от 4,5 о;
- металлочерепица, битумная, керамическая черепица, сланец - от 22 о;
- высокопрофильная штучная черепица, шифер - от 25 о.
Допустимые углы наклона крыши определяются используемым кровельным материалом
Несмотря на то, что допустимые углы уклона крыши могут быть весьма невелики, всё же для снижения снеговой нагрузки рекомендуем делать их большими. Для профнастила они могут составлять от 20 о, металлочерепицы - 25 о, шифера - 35 о, фальцевой кровли - 18 – 35 о.
Длина стропил разных типов крыш считается по-разному. Покажем, как это делается для односкатной и двускатной крыши.
Расчёт длины стропил односкатной крыш
Длина стропильной ноги считается по формуле L c = L bc /sin А, где L bc - величина, на которую нужно поднять стену, а А - угол уклона крыши. Для понимания смысла формулы вычисления L c напомним, что синус угла прямоугольного треугольника равен отношению противоположного катета к гипотенузе. Таким образом, sin A = L bc /L c . Величину L bc можно вычислить, применив формулу: L bc = L cд ∙ tg А, где L cд - длина стены дома.
Все формулы для расчёта стропильной системы односкатной крыши берутся из прямоугольного треугольника, являющегося проекцией подкровельного пространства на фронтон
Найти величины tg А и sin А легче всего по таблице.
Таблица: определение значений тригонометрических функций по углу уклона крыши
| Угол уклона крыши, градусы | tg А | sin А | cos А |
| 5 | 0,09 | 0,09 | 1,00 |
| 10 | 0,18 | 0,17 | 0,98 |
| 15 | 0,27 | 0,26 | 0,97 |
| 20 | 0,36 | 0,34 | 0,94 |
| 25 | 0,47 | 0,42 | 0,91 |
| 30 | 0,58 | 0,50 | 0,87 |
| 35 | 0,70 | 0,57 | 0,82 |
| 40 | 0,84 | 0,64 | 0,77 |
| 45 | 1,00 | 0,71 | 0,71 |
| 50 | 1,19 | 0,77 | 0,64 |
| 55 | 1,43 | 0,82 | 0,57 |
| 60 | 1,73 | 0,87 | 0,50 |
Рассмотрим пример.
- Возьмём длину стены дома, равную 6 м, и угол наклона кровли в 30 о.
- Тогда высота поднятия стены L bc = 6 ∙ tg 30 о = 6 ∙ 0,58 = 3,48 м.
- Длина стропильной ноги L c = 3,48 / sin 30 о = 3,48 / 0,5 = 6,96 м.
Расчёт длины стропил двускатной крыши
Двускатную крышу можно представить в виде равнобедренного треугольника, образованного двумя скатами и поперечной потолочной балкой.
Графическое представление двускатной крыши в виде равнобедренного треугольника позволяет определить длину стропильной ноги двумя разными способами
Длину стропильной ноги (a) можно определить двумя разными способами.
- Если известны ширина дома b и угол наклона крыши A. Тогда а = b/ (2 ∙ cos А). Допустим, что ширина дома равна 8 м, а угол А - 35 о. Тогда a = 8 /(2 ∙ сos 35 o) = 8/(2 ∙ 0,82) = 4,88. Добавляем на свесы 0,5 м и получаем длину стропильной ноги, равную 5,38 м.
- Если известны ширина крыши b и её высота в коньке h. В этом случае a = √b 2 + h 2 . Предположим, что высота конька равна 2,79 м. Тогда a = √4 2 +2,79 2 = √16 + 7,78 =√23,78 = 4,88. Добавляем 0,5 м на свес и в результате имеем те же 5,38 м.
Нужно иметь в виду, что стандартная длина древесных пиломатериалов составляет 6 метров. При большей длине их необходимо будет либо сращивать, либо делать спецзаказ, что, естественно, будет дороже.
Видео: расчёт стропил
Расчёт шага стропил
Шаг - это расстояние между смежными стропилами. Он определяет, сколько стропил нам понадобиться для крыши. Величину шага обычно задают равной от 60 см до 1 м. Для вычисления конкретной величины шага необходимо:
- Выбрать ориентировочный шаг.
- Определить длину ската. Обычно эта величина задаётся проектом.
- Разделить длину ската на ориентировочно выбранный размер шага. Если получилось дробное число, то результат округляется в большую сторону и добавляется 1 (эта корректировка нужна потому, что по обеим границам ската обязательно должны находиться стропила).
- Длину ската разделить на число, полученное в предыдущем пункте.
Для наглядности покажем ход вычисления на конкретном примере.
Предположим, что ориентировочный шаг равен 1 м, а длина ската - 12 м.
- Делим длину ската на ориентировочно выбранный размер шага: 12 / 1 = 12.
- К полученному числу добавляем 1, получаем 13.
- Делим длину ската на полученное число: 12 / 13 = 0,92 м.
Необходимо понимать, что полученное значение является расстоянием между центрами стропильных лаг.
Шаг между стропилами можно также определить из таблицы по заданному поперечному сечению и длине стропильной ноги.
Таблица: расчёт шага стропил в зависимости от длины стропильной ноги и сечения бруса
| Шаг стропил, м | Длина стропильной ноги в метрах | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 0,6 | 40х150 | 40х175 | 50х150 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 50х200 |
| 0,9 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 |
| 1,1 | 75х125 | 75х150 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 75х200 |
| 1,4 | 75х150 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 |
| 1,75 | 75х150 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 |
| 2,15 | 100х150 | 100х175 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 | - |
По этой же таблице можно определить допустимое сечение стропила, зная величину шага и его длину. Так, при шаге в 0,9 м и длине 5 м получаем сечение 75х175 мм.
При толщине бруса стропильных ног больше обычной расстояние между стропилами также можно сделать больше.
Таблица: расчёт шага стропил из толстых брусьев и брёвен
| Расстояние между стропилами, м | Наибольшая длина стропильной ноги, м | ||||||
| 3,2 | 3,7 | 4,4 | 5,2 | 5,9 | 6,6 | ||
| 1,2 | брус | 9х11 | 9х14 | 9х17 | 9х19 | 9х20 | 9х20 |
| бревно | 11 | 14 | 17 | 19 | 20 | 20 | |
| 1,6 | брус | 9х11 | 9х17 | 9х19 | 9х20 | 11х21 | 13х24 |
| бревно | 11 | 17 | 19 | 20 | 21 | 24 | |
| 1,8 | брус | 10х15 | 10х18 | 10х19 | 12х22 | - | - |
| бревно | 15 | 18 | 19 | 22 | - | - | |
| 2,2 | брус | 10х17 | 10х19 | 12х22 | - | - | - |
| бревно | 17 | 19 | 22 | - | - | - | |
Расчёт количества стропил
- В зависимости от нагрузки на стропильную систему выбираем сечение стропильной ноги.
- Вычисляем длину стропила.
- По таблице выбираем шаг стропил.
- Ширину крыши делим на шаг стропил и получаем их количество.
Для примера рассчитаем количество стропил для двускатной крыши шириной 10 м при длине стропильной ноги 4 м и её сечении 50х150 мм.
- Задаём шаг, равный 0,6 м.
- Делим 10 м на 0,6 м, получаем 16,6.
- Добавляем одно стропило на край крыши и округляем в большую сторону. Получаем 18 стропил на один скат.
Расчёт количества древесины, необходимой для изготовления стропил
Для устройства стропил чаще всего применяют хвойные породы дерева. Зная, сколько стропил требуется на крышу и какой объём древесины содержится в одном брусе, вычислим необходимый объём древесины. Предположим, что мы произвели полный расчёт стропильной системы и получили, что необходимо 18 единиц бруса размером 150х150 мм. Далее смотрим таблицу.
Таблица: количество бруса в кубическом метре пиломатериалов
| Размер бруса, мм | Количество брусов длиной 6 м в 1 м 3 пиломатериалов, шт. | Объём одного бруса длиной 6 м, м 3 |
| 100х100 | 16,6 | 0,06 |
| 100х150 | 11,1 | 0,09 |
| 100х200 | 8,3 | 0,12 |
| 150х150 | 7,4 | 0,135 |
| 150х200 | 5,5 | 0,18 |
| 150х300 | 3,7 | 0,27 |
| 200х200 | 4,1 | 0,24 |
Объём одного бруса 150 х 150 мм составляет 0,135 м 3 . Значит, объём пиломатериала для 18 стропил составит 0,135 м 3 ∙ 18 = 2,43 м 3 .
Видео: расчёт материала для стропил двускатной крыши
Правильный расчёт основных параметров позволяет сделать стропильную систему безопасной, надёжной и долговечной. Знание необходимого объёма древесины позволяет сэкономить средства на обустройство стропил. Онлайн-калькуляторы значительно облегчают расчёт всех технических характеристик кровельного каркаса, экономят время на расчёты и повышают их точность.
Большая часть строительства уже позади, и ваш будущий дом радует крепким фундаментом и ровными стенами? Самое время приступать к строительству крыши, которая будет защищать ваш домашний уют от сырости и непогоды. Но первое, что нужно сделать – спроектировать и рассчитать всю конструкцию до самой последней детали.
Помните, что на высоте все работы проходят сложнее, а потому лучше ничего не переделывать. Тем более, что сам расчет стропильной системы двухскатной крыши не сложен – сейчас в этом вы убедитесь сами! К слову, двускатную крыше еще называют щипцовой.
- Мауэрлат – это фундамент кровли, обычно представленный горизонтальным брусом, на который и опираются стропила.
- Коньковый брус.
- Наклонные балки и стропила.
- Вертикальные стойки.
- Обрешетка и дополнительные детали, придающие необходимой жесткости каркасу.
Ничего сложного – двускатная крыша как раз этим и радует:
Стандартная и ломаная двухскатная крыша
Проект стандартной двускатной стропильной системы представляет собой две наклонные плоскости прямоугольной формы и ровные вертикальные торцы по бокам, называемые фронтонами. Такая крыша – одна из самых простых конструкций, со строительством которой успешно справляются даже малоопытные специалисты.
А вот ломаная двускатная крыша имеет уже другую архитектуру. Здесь верхняя более пологая крыша обычно строится с углом наклона 30°, а нижняя крутая – с наклоном 60°.
Ломаная двускатная крыша хороша тем, что на ней почти не задерживается снег и наледь, а вот мансардное помещение оказываются куда удобнее и уютнее. Причем в нижней плоскости такой крыши рационально делать мансардные окна, которые на более пологих плоскостях обычно становятся проблемой протечек и сырости – на них дольше задерживается дождевая вода.
Отметим, что один из самых лучших вариантов для зданий шириной 6-8 м. Причем ломаный профиль вам будет легче собрать – для этого нужно всего лишь смонтировать прямо на земле нужные узлы, а все стойки и стропила просто обрезаем по шаблону:
Как рассчитать двускатную стропильную систему?
Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.
Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:
Рассчитываем угол наклона скатов
Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° – это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.
Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.
Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:
Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.
Определяемся с видом стропил
У двускатной крыши их всего два.
Висячие стропила
Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.
Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:
- Монтажные работы такой крыши довольно просты.
- Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
- У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.
Наслонные стропила
Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.
Распределяем нагрузку стропил
А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.
Вес стропильной системы и кровельного покрытия
Рассчитываем все по таким таблицам:
В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.
Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.
А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.Ветровая нагрузка
Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.
Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.
Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.
Снеговая нагрузка
Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.
Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!
Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).
Современные программы для расчета двускатной крыши
Естественно, собственноручно начертить всю стропильную систему, как в официальной проектной документации, довольно сложно, если только у вас не образование архитектора. Но вполне достаточно обладать теми теоритическими знаниями, которые вам дает эта статья и хотя бы сделать наброску, чтобы можно было уже закупать строительный материал. И можно пойти еще одним путем – использовать современные 3D программы. С такими, как «Автокад» и «3D Max» разобраться будет сложно, но вот в «Аркон» все необходимые расчеты и эскизы сделать легко.
Также, если у вас все еще остались вопросы, на нашем сайте вы всегда найдете , которые быстро выполнят все необходимые расчеты.
Отправим материал вам на e-mail
При планировании строительства малоэтажных жилых, подсобных или коммерческих зданий большинство проектировщиков выбирают двускатную конструкцию крыши. Это связано с относительно простой технологией монтажа, повышенной надёжностью конструкции, эффективным отводом осадков с кровли и неприхотливостью к условиям эксплуатации. Однако для достижения всех преимуществ нужно грамотно спроектировать и установить стропила для двухскатной крыши своими руками.
Внешний вид дома с двускатной кровлей
Двускатные кровли представляют собой две наклонные плоскости прямоугольной формы (скаты), которые опираются на стропильную систему. Боковые части делаются глухими либо на них устанавливают окна и обшивку. Основными параметрами такой кровли являются: угол наклона и расположение конька относительно осевой линии, проходящей через стены, перпендикулярные скатам. То есть двускатная конструкция не обязательно должна иметь одинаковый наклон скатов или иметь симметричный вид.
Множество оригинальных проектов применяют несимметричную конструкцию скатов для учёта некоторых особенностей климата, либо в целях улучшения дизайна фасада. Стоит заметить, что такие решения весьма оригинальны, но на практике их реализовать достаточно сложно. Связано это со следующими причинами:
- Возрастает нагрузка на стены и фундамент в месте смещения конька кровли. В результате расчёты могут значительно усложняться, особенно при условии применения тяжёлых кровельных материалов, таких как шифер или керамическая черепица.
- Требуется изготавливать для каждого ската отдельные конструктивные элементы, что может значительно увеличить сроки строительства.
- На кровлю при больших углах наклона скатов могут оказывать существенное влияние давление ветровых потоков. Поэтому потребуется учитывать преимущественное направление ветров при расчётах.
Основные элементы скатной системы крыши
Перед тем как сделать стропила на двухскатную крышу нужно создать проект, а также изучить все элементы конструкции. Потребуется спроектировать такие основные узлы:
- Мауэрлат . Обеспечивает передачу нагрузки кровельной конструкции на несущие стены объекта, создавая её равномерное распределение. Брус изготавливается из лиственных пород древесины, таких как лиственница, дуб, ясень. Минимально допустимое сечение составляет 100х100 мм. Допускается применение не только цельного бруса, а и клееного, но с сечением 100х150 мм.
- Стропила . Основной элемент конструкции, который предназначен для формирования несущего каркаса, восприятия нагрузки кровельного материала через обрешётку и передачи нагрузки на мауэрлат. Расстояние между стропилами двухскатной крыши составляет от 0,6 до 1,2 м, в зависимости от веса кровельного материала и количества осадков в конкретной области.
- Затяжка . Специальная конструкция, применяемая для фиксации двух наклонных балок скатов под заданным углом наклона, которая крепится на уровне чуть выше балок либо немного ниже конька. Применяется в наслонных типах кровель.
- Стойка . Представляет собой вертикально устанавливаемый и прочно закрепляемый элемент, выполняющий несущие функции кровли. Устанавливается обычно на стены здания для частичной передачи нагрузки кровли. Придаёт дополнительную жёсткость конструкции.
- Прогон . Бывает двух типов: боковой и коньковый. Боковой представляет собой брус, опирающийся на стойки и расположенный параллельно коньковой балке. Позволяет предотвратить прогибание ската под значительными нагрузками. Коньковый прогон устанавливается вдоль линии примыкания одного ската к другому и служит опорой для конька.
- Подкос . Представляет собой вспомогательные опоры для стоек, которые располагаются под углом 45 0 к несущим балкам скатов в целях увеличения площади контакта со стойками и снижения риска деформации ската.
- Лежень . Служит точкой опоры для подкоса и стойки.
- Обрешётка . Используется для фиксации стропильной системы в поперечном направлении, передачи нагрузки кровельного материала и его крепления, а также обеспечения стойкости к нагрузкам в прогонах между несущими балками.
Полезная информация! Подкосы для северных регионов из-за повышенных снежных и ледяных нагрузок на кровли допускается устанавливать не только продольно, а и по диагонали. Таким образом, значительную часть нагрузки воспринимают именно стойки, а не стены здания.
Расчёт длины и шага стропил
Устанавливая стропила для двускатной крыши своими руками, нужно соблюдать шаг их закрепления 0,6-1 м. Выбор зависит от расчётных нагрузок с учётом запаса прочности. Чем меньше шаг, тем прочнее конструкция и больше расход строительных материалов. Большой интервал 0,8-1 м допускается использовать только при укладке лёгких кровельных листов и углах наклона 15 0 -20 0 . Рекомендуется выбирать шаг в пределах 0,6-0,8 м.
Длину балок, зная угол наклона скатов и расстояние между двумя стенами объекта, рассчитать достаточно просто по теореме Пифагора. Однако реальную длину нужно увеличить на 60-70 см, которая пойдёт на их стыковку, а также на свес скатов примерно 0,5-0,6 м.